循环流化床锅炉水冷壁防磨技术研究与应用

葛懿琛

【摘  要】循环流化床锅炉的磨损一直是制约着其应用与发展的重要问题。因此，研究循环流化床水冷壁防磨损技术，做好水冷壁磨损预测工作，降低磨损速率对于循环流化床锅炉的设计和运行具有重要意义。

【关键词】循环流化床;水冷壁;防磨技术

引言

CFB锅炉目前存在水冷壁受热面磨损严重、防磨措施不力的问题，磨损泄漏导致被迫停炉缩短了锅炉连续运行周期，磨损使锅炉的运行维护费用增大，机组利用率降低，已成为影响CFB锅炉长期安全运行的最大制约因素。锅炉磨损爆管是用户最担心的和最渴望用有效办法彻底解决的问题。所以必须采取更有效的防磨措施如综合防磨技术，解决CFB锅炉水冷壁磨损爆管问题。

1循环流水化床锅炉水冷壁防磨损技术简介

流化床锅炉由其炉型特点决定受热面水冷壁管运行中需要受到高流速、大粒度、大流量的高温床料的强烈冲刷磨损，设备管壁减薄快速，使用寿命缩短，而水冷壁管一旦出现严重减薄，极易在运行中发生爆管泄漏事故，从而造成锅炉事故停运。为确保锅炉设备的安全稳定运行，以达到电厂长周期运行的目的，企业在参考其他各地电厂防护情况的基础上，结合企业长期以来的设备运行检修经验，制定出了科学可行的锅炉水冷壁防磨损技术方案。（耐材横梁+金属喷涂）水冷壁管综合防护技改方案是一种新型的锅炉水冷壁防磨损技术方案，其使用效果较好，极大地降低了水冷壁的磨损程度，提高了其使用寿命，保障了锅炉的稳定运行，目前该技术属于成熟应用阶段。

2循环流化床锅炉的磨损问题

电站CFB锅炉一个最大的特点就是燃料适用的广泛性，正因为如此，大多的CFB锅炉都燃用了高水份、含灰量极大的劣质煤，燃烧时形成的高浓度物料以贴壁流高速冲刷，炉内水冷壁管表面必然产生磨损，尤其是在浇注料过渡区、喷涂层边缘及脱落起皮处、炉膛四角部位、鳍片不平滑处、各孔门和各个测点开孔处等发生磨损。多年来的大型CFB锅炉实际运行也证实了这些区域磨损严重，水冷壁泄漏频繁。大量早期投运的CFB锅炉由于没有对水冷壁采用让管技术或让管施工不当而造成锅炉的频繁磨损爆管。实践证明，水冷壁让管处以上部位1～5m高度垂直水冷壁管子表面磨损依然存在，甚至出现泄漏。

3防磨技术应用

3.1超音速电弧喷涂

超音速电弧喷涂防磨层在电厂检修中被普遍采用，施工时涂层边沿需平滑过度不得出现凸台否则会出现磨损。该涂层材料的热膨胀系数与普通低碳钢和低合金鋼的热膨胀系数接近，可避免在热循环过程中由热应力造成的大面积涂层剥落，但小面积的涂层剥落还是存在的。该涂层可在CFB锅炉内经受1～2年的运行磨损。但此种涂层耐磨持续时间难以达到5年以上。

3.2耐磨耐热铸造弧形防磨瓦

将防磨瓦焊在水冷壁管表面是锅炉检修常用的防磨方法。防磨瓦本身耐磨时间达到5年以上，主要是存在着终结处与受热面管子母材过渡存在着明显台阶，其区域受热面管子磨损爆管的几率最大;另外，防磨瓦在使用中还减小了水冷壁管的吸热量。所以在电厂采用防磨瓦防磨只是用于应急检修，不适宜大面积应用。

3.3水冷壁让管技术和凸台技术

在锅炉下部水冷壁折弯处（垂直水冷壁与锥体水冷壁交接处）往往是锅炉厂设计的密相区水冷壁耐火耐磨材料覆盖的终结处。大量的CFB锅炉实际运行证明恰是在这个终结处上部一定高度区域水冷壁管子磨损严重。后期制造的CFB锅炉在这个折弯处采用了让管技术，使贴壁灰流直接冲刷耐火耐磨材料而不再形成涡流造成折弯处水冷壁管子磨损。但CFB锅炉的实际运行也证明让管区域的上部一定高度（l～5m）区域水冷壁管子依然磨损严重，爆管的几率最大。对早期没有对水冷壁采用让管技术的锅炉，一些电厂在耐火耐磨材料终结处上部一定高度的四面水冷壁上设置凸台，有的电厂在垂直水冷壁上设置凸台，收到了一定防磨效果，但在凸台上部的一些区域依然出现磨损现象。

3.4推广多级防磨槽防磨技术。

防磨槽由梳形钢板和长方形钢板焊接成角形然后再焊在水冷壁管上每层形成一圈，炉内一般做8～10圈（级）防磨槽，形成防磨槽的钢板选择耐热耐磨钢。水冷壁防磨槽技术其突出特优点是：当炉内大流量的紧贴垂直水冷壁管排表面及管间凹槽的贴壁灰流落到防磨槽内则被真正软着陆，使贴壁灰流速逐渐减速趋近于零然后重新做自由落体运动，这样贴壁灰流对防磨槽上下的垂直水冷壁管的磨损就大大减小。水平防磨槽下部焊有三角形加强板防止防磨槽变形，防磨槽是分段的，段与段间留有膨胀缝且有密封片，防磨槽的梳形板与水冷壁管子满焊，见图1所示。

3.5く形高铝高耐磨瓦

く形高铝高耐磨瓦是为锅炉水冷壁管防磨而设计的特殊形状高铝耐磨砖。く形高铝高耐磨瓦安装施工很方便，但此瓦在CFB锅炉水冷壁上应用则存在着终结处与受热面管子母材过渡存在着明显台阶、导热系数太小等不足之处;恰是这个台阶区域受热面管子磨损爆管的几率最大。

3.6超音速火焰（HVOF）喷涂

循环流化床锅炉某些部位磨损极为严重，当今较佳的防磨技术方案是采用超音速火焰（HVOF）喷涂高耐磨的涂层，但该法存在成本极高，现场作业不便，粉末消耗量大（沉积效率低），对粉末要求苛刻等问题。相比之下，超音速电弧防磨喷涂比较经济实用，得到了广泛应用。

结语

采用受热面综合治理技术（耐材横梁+金属喷涂），可以有效降低水冷壁“贴壁灰流”对炉膛密相区水冷壁的磨损程度，耐材防磨梁的使用改善了炉内“贴壁灰流”磨损的相关环境，在不影响整体受热面出力的前提下，彻底杜绝了焊缝区域处的严重磨损，而结合金属喷涂技术进行综合使用，防磨损效果更为明显，有效的解决了长期困扰安全生产的流化床锅炉受热面易磨损问题。

参考文献：

[1]董利锋.循环流化床锅炉水冷壁磨损原因探究及改造措施[J].化肥工业，2014（02）.

[2]位金栓，赵艳峰.循环流化床锅炉水冷壁磨损原因及应对措施[J].硅谷，2012（19）.

[3]吴永波.循环流化床锅炉水冷壁管磨损形式及防护措施[J].能源与环境，2012（03）.

（作者单位：山西崇光发电有限责任公司）